ウラン―トリウム放射非平衡による九州火山の成因の研究

铀钍辐射非平衡态九州火山成因研究

基本信息

批准号：
21K03695
负责人：
中井俊一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

阿蘇，霧島，開門など九州の諸火山で噴出した玄武岩の，238ウラン－230トリウム間の放射非平衡の分析を続けてきた．伊豆弧などの沈み込み地域の火山での火成岩と異なり，(230Th/238U)の放射能比が1より大きくなっている試料が殆どであることを確認した．この原因について，阿蘇火山の試料を中心に考察した．4千年より後に噴火した試料では，ウラン/トリウムの濃度比が，二酸化ケイ素の濃度に従って，49%から51%の区間で低下し，それ以上の区間ではほぼ一定になることが明らかになった．また(230Th/232Th)の放射能比が，それぞれの区間で，増加，減少し，ふたつの変化が合わさって放射非平衡を生み出していることが明らかになった．玄武岩マグマから晶出する鉱物では，ウラン/トリウムの濃度比を大きく変化させる鉱物は考えにくいため，地殻の同化作用の影響を受けていると推察している．希土類元素のランタン/イッテルビウムの濃度比にも同様の変化が認められた．公開されているマグマ溜まりの化学進化のシミュレーションソフトウェアを用いて，地殻の同化作用により，観測された濃度比の変化が再現できるかを検討している．地殻中のザクロ石やジルコンが地殻溶融に関与すると，上記の観測結果が生じる可能性がある．地殻のジルコンが関与した場合，ジルコンの主成分元素である，ハフニウムの同位体比が，噴出した溶岩に影響を与える可能性があるため，同位体比分析を行ったが，二酸化ケイ素濃度の変化によるハフニウム同位体比の変化は認められなかった．これらの情報を考慮して，地殻同化のプロセスを検討している．

我继续分析了九州（包括阿苏、雾岛和开门）火山喷发的玄武岩中铀 238 和钍 230 之间的辐射不平衡。经证实，大多数样品的放射性比（230Th/238U）大于1，这与伊豆弧等俯冲区火山的火成岩不同。我们以阿苏火山的样本为中心调查了其原因。在 4000 年后喷发的样本中，铀/钍浓度比根据二氧化硅浓度在 49% 至 51% 范围内下降，并几乎保持恒定在该值之上。还揭示了(230Th/232Th)的放射性比值在每个间隔中增加和减少，并且这两种变化结合起来产生辐射不平衡。在玄武岩浆结晶的矿物中，很难想象有一种矿物会显着改变铀/钍浓度比，因此我们推测这些矿物受到了地壳同化的影响。在稀土元素镧/镱的浓度比中观察到类似的变化。使用公开的岩浆室化学演化模拟软件，我们正在研究是否可以重现由于地壳同化而观察到的浓度比变化。如果地壳中的石榴石或锆石参与了地壳熔化，则可能会出现上述观察到的结果。如果涉及地壳中的锆石，锆石的主要成分元素铪的同位素比可能会影响喷出的熔岩，因此进行了同位素比分析，但没有检测到二氧化硅浓度的变化。观察铪同位素比。考虑到这些信息，我们正在研究地壳同化的过程。